集中载荷作用下各向异性平面内的椭圆孔或裂纹问题

应用复变函数Cauchy积分的方法,对含有椭圆孔或裂纹的各向异性平面,系统地导出了当其在面内受任意集中载荷作用时的复应力函数解或裂纹应力强度因子解析解,即基本解;并通过基本解的迭加,得到了在椭圆孔周或裂纹表面作用一般外载时的解,其特例证实了上述解的正确性。     

正交异性平面内的椭圆孔或裂纹系问题

应用Ｆａｂｅｒ级数展开和各向异性体平面问题复应力函数的方法，对于含有任意个椭圆孔或裂纹的正交异性平面，给出了孔周应力场解或孔附近裂纹应力强度因子解，其特例与前人结果一致．     

正交异性平面内的椭圆孔或裂纹系问题

应用Ｆａｂｅｒ级数展开和各向异性体平面问题复应力函数的方法，对于含有任意个椭圆或裂纹的正异性平面，给出了孔周应力场解或孔附近裂纹应力强度因子解，其特例与前人结果一致。     

钝裂纹的数学力学分析

早在1967年Goodier采用映射函数方法,对椭圆孔板进行了详细分析,1975年Yada将应力分量用图形直观表出。本文对椭圆孔问题再次分析,弄清数学裂纹和钝裂纹的相互关系,运用周边应力σθ(孔内受均匀内压)沿整个 ...     

含有非圆形双孔的无限平板中应力的解析解研究

无限平板中含有任意形状单个孔的问题可以使用复变函数方法获得其应力解析解.对于无限平板中含有两个圆孔或两个椭圆孔的双连通域问题,也可以利用多种方法进行求解,比如双极坐标法、应力函数法、复变函数法以及施瓦茨交替法等.其中复变函数中的保角变换方法是获得应力解析解的一个重要方法.但目前尚未见到用此方法求解无限板中含有一个正方形孔和一个椭圆孔的问题.当板在无穷远处受有均布载荷和孔边作用垂直均布压力时,利用保角变换方法可以求解板中含有两个特定形状孔的问题.该方法将所讨论的区域映射成象平面里的一个圆环,其中最关键的一步是找出相应的映射函数.基于黎曼映射定理,提出了该映射函数一般形式,并利用最优化方法,找到了该问题的具体映射函数,然后通过孔边应力边界条件建立了求解两个解析函数的基本方程,获得了该问题的应力解析解.运用ANSYS有限单元法与结果进行了对比.研究了孔距、椭圆形孔大小和两孔布置方位对边界切向应力的影响,以及不同载荷下两孔中心线上应力分布规律.      

含有非圆形双孔的无限平板中应力的解析解研究

无限平板中含有任意形状单个孔的问题可以使用复变函数方法获得其应力解析解.对于无限平板中含有两个圆孔或两个椭圆孔的双连通域问题,也可以利用多种方法进行求解,比如双极坐标法、应力函数法、复变函数法以及施瓦茨交替法等.其中复变函数中的保角变换方法是获得应力解析解的一个重要方法.但目前尚未见到用此方法求解无限板中含有一个正方形孔和一个椭圆孔的问题.当板在无穷远处受有均布载荷和孔边作用垂直均布压力时,利用保角变换方法可以求解板中含有两个特定形状孔的问题.该方法将所讨论的区域映射成象平面里的一个圆环,其中最关键的一步是找出相应的映射函数.基于黎曼映射定理,提出了该映射函数一般形式,并利用最优化方法,找到了该问题的具体映射函数,然后通过孔边应力边界条件建立了求解两个解析函数的基本方程,获得了该问题的应力解析解.运用ANSYS有限单元法与结果进行了对比.研究了孔距、椭圆形孔大小和两孔布置方位对边界切向应力的影响,以及不同载荷下两孔中心线上应力分布规律.     

多椭圆孔有限大复合材料层板的应力研究

基于经典层板理论，将复合材料层板的弹性问题化归为均匀各向异性板求解，采用各向异性体平面弹性理论中的复势方法，以Ｆａｂｅｒ级数、保角映射及最小二乘边界配置技术为工具，提出了多椭圆孔有限大层板在任意外载作用下的级数解，详细探讨了各参数对孔边应力分布的影响规律，得到了许多有益结论。     

钢桥塔斜拉索锚固区壁板的多孔应力集中特性

针对钢桥塔斜拉索锚固区连续布置椭圆形过索孔易产生的应力集中现象,对开任意多个椭圆孔无限大平面的力学模型建立了复应力函数,采用最小二乘边界配点法对应力场进行了求解,并与单个椭圆孔的理论解相比较,误差小于1%。结果表明:孔边应力集中系数随孔洞纵向间距增大而增大,随孔洞横向间距增大而减小,并最终都趋于定值。基于有限元分析,讨论了板件长宽比、开孔率、孔洞间距等参数对开单排和双排连续椭圆孔有限大板应力集中系数的影响情况;进一步在无限大平面计算结果基础上引入板宽修正系数,给出了便于工程应用的应力集中系数计算公式。     

基于表面弹性理论的开裂椭圆孔断裂力学研究

研究纳米尺度时开裂椭圆孔的III型断裂性能。基于表面弹性理论和保角映射技术，利用复势函数理论获得了缺陷(裂纹和椭圆孔)周围应力场和裂纹尖端应力强度因子的闭合解答。所得结果具有一般性，许多已有和新的解答可由本文退化的特殊情形得到。利用解析结果讨论了缺陷的绝对尺寸、椭圆孔的形状比以及裂纹的相对尺寸对应力强度因子的影响。结果表明：考虑表面效应且缺陷尺寸在纳米尺度时，应力强度因子具有显著的尺寸依赖效应；应力强度因子随椭圆孔形状比的变化规律受缺陷表面常数的影响；缺陷表面效应的影响取决于椭圆孔的形状比，非常大的形状比屏蔽了表面效应的影响；裂纹相对尺寸非常小时表面效应影响较弱，裂纹相对尺寸较大时表面效应较为明显。     

浅埋海底隧道围岩应力复势函数显式解

利用弹性复变函数理论将浅埋海底隧道简化为半无限平面问题,考虑围岩自重和海水压力的影响,对隧道开挖后的围岩应力分布进行研究.采用分式映射函数将围岩域映射为像平面圆环域,在圆环域内将复势单值解析函数展开为Laurent级数.利用无穷远点应力有界性对Laurent级数幂次项进行确定,根据地表边界和孔口不均匀应力边界条件得到Laurent级数系数迭代表达式,将已确定的Laurent级数条件代入迭代表达式中得出复势函数显式解,从而实现复势函数系数从低次幂迭代至高次幂.根据应力分量的复变函数表达式即可得到隧道周围各点应力分量.研究了两个单值解析函数取不同幂次时对结果的影响,分析了浅埋隧道埋深对环向压应力的影响.研究结果表明:幂级数解具有较高的可靠性,在隧道上半部分幂级数解与有限元数值解吻合效果良好,在隧道下半部分幂级数解最终计算结果比有限元结果相对保守;为了保证计算结果的准确性复势函数需取足够多项;随着隧道埋深增大,隧道底部及两侧孔腰处环向压应力不断增大;腰部与底部环向应力的差值也随之增大.     

双压电材料内含椭圆孔孔边界面裂纹的反平面问题

利用复变函数方法,研究了横观各向同性压电双材料中椭圆孔孔边界面裂纹的反平面问题．首先,利用保角变换函数将椭圆孔保角变换到一直线裂纹;其次,基于孔边及裂纹表面均电不可穿透并且自由的假设,利用Stroh公式分别得到了本问题的复势函数、裂尖场集中系数的解析表达式;最后,在面内电载荷及面外机械载荷的作用下,分析了椭圆孔尺寸、裂纹长度和外载对裂尖场集中系数的影响,并得到了一个有意义的结论：椭圆孔一边裂纹长度的改变对另一边裂纹裂尖场的影响有限,然而一旦椭圆孔退化为竖直裂纹,该影响将变得非常显著．     

含椭圆孔或裂纹的等参数正交异性板平面问题基本解

应用Ｃａｕｃｈｙ积分的方法，分别给出了含椭圆孔或裂纹的等参数正交异性板在任意面内集中载荷作用下的复应力函数基本解或应力强度因子基本解，这些基本解对于应用边界元法求解此类正交异性板或各向同性板的某些弹性力学和断裂力学问题具有重要的意义。     

含椭圆孔有限大薄板弯曲应力分析

利用各向异性体弹性平面理论中的复势方法,以Faber级数为工具,对含椭圆孔有限大各向异性板弯曲问题进行应力分析,得出有限大含椭圆孔各向异性板弯曲的级数解形式,分析了有限大含椭圆孔板在受到弯曲载荷时孔边的应力分布,并讨论了各种参数对应力分布的影响,给出了有益的结论.     

椭圆孔口端点和裂纹端点处的变动态应力分析

分析了椭圆孔口端点和裂纹端点处的变动态应力．在分析中,设带椭圆孔口的无限平板受远处应力作用,变动态应力分析指的是,令动点趋近于椭圆孔端点和椭圆孔变成裂纹这二个过程在各种相对关系下进行．在不同相对关系下,求出椭圆孔口或裂纹端点应力的极限值．分析表明,随着不同的变动状态,对于端点处的某些应力会得到不同的极限值．     

含椭圆夹杂正交各向异性体的界面应力研究

本文研究了远场作用反平面载荷时含椭圆夹杂正交各向异性体的界面应力分布规律．利用解析函数边值问题理论和共形映射技术,推导了反平面载荷下含椭圆夹杂正交异性体的精确解,获得了夹杂和基体内应力场的闭合解,并通过有限元结果验证了本文解析解的有效性．研究表明：基体材料主方向弹性模量比C55/C44和夹杂形状比 对界面应力影响显著;基体材料主方向模量比C55/C44对界面应力的影响受夹杂/基体模量比Cf/C44的限制．     

多孔有限大弹性薄板弯曲应力集中问题

应用弹性力学的复变函数理论,采用多保角变换的方法,推出了含有任意多孔有限大弹性薄板弯曲的多复变量应力函数的表达式.在内边界上进行复Fourier级数展开,在外边界采用配点法来确定应力函数的未知系数,从而计算有限大弹性薄板的应力场.本文以外边界为矩形,内边界为任意多椭圆孔的有限薄板为例,编制了相应的计算程序,进行了算例分析.结果表明本方法对处理多孔有限大弹性平面问题是简单且行之有效的.     

弹性椭圆夹杂纵向剪切问题

获得纵向剪切下弹性椭圆夹杂问题的精确解。将复变函数的分区全纯函数理论，Cauchy型积分和Riemann边值问题相结合，求得各复势函数之间的解析关系，从而得到问题的封闭形式解，并给出了界面应力的解析表达式。本文解答与已有文献结果一致。本文发展的分析方法，为求解复杂多连通域的平面弹性问题提供了一条有效途径。     

横观各向同性介质中椭圆夹杂受非弹性剪切变形引起的弹性场的确定

本文求解了横观各向同性介质中椭圆夹杂内受非弹性剪切变形引起的弹性场。采用各向异性弹性力学平面问题的复变函数解法，结合保角变换，获得夹杂内应变能和基体内边界的应力分布和相应的应变能的表达式。进一步，根据最小应变能原理，获得表征夹杂平衡边界的两个特征剪切应变，从而得到了弹性场的解析解。通过应力转换关系，验证了应力解满足夹杂边界上法向正应力和剪应力的连续条件，表明了该解的正确性。本文解可用于复合材料断裂强度的分析中。     

压电体椭圆孔边的力学分析

基于复变函数的方法,以PZT-4材料为例,分别采用精确电边界条件和非导通电边界条件进行了远场均匀载荷作用下的横观各向同性压电体椭圆孔的力学分析并与相关结果进行对比。结果表明当椭圆孔退化为圆孔时,无论在远场作用力载荷或电载荷,两种电边界条件下的结果均能完全吻合。随着椭圆孔的愈加尖锐化,非导通电边界条件逐渐不能适用。     

周期张开型平行裂纹问题研究

研究无限介质中周期平行裂纹问题，利用复应力函数在集中载荷作用点和裂纹尖端 的奇异性分析及双曲函数的周期性质，求得了问题在远场作用均匀载荷时裂纹尖端应力强度 因子的精确闭合形式解，并与已有的数值结果进行了比较. 其结果对于研究多裂纹的干 涉作用以及结构和材料的强度设计具有重要的实用价值.